4.3 精确控制
4.3.1 产品模型阶段
根据图2,结合公式(1),产品模型误差构成表达式,如式(3)所示。
由于开发设计阶段误差较小,一般为0.01mm;产品模型阶段误差的精确控制可以通过控制数据采集阶段误差和模型重建误差来实现。数据采集阶段误差可以通过控制产品原型误差和扫描仪(测量机)测量误差来实现。模型重建阶段误差可以通过控制数据预处理误差和曲面重构误差来实现。
4.3.2 工艺规划阶段
根据图2,结合公式1,工艺规划误差构成表达式如式(4)所示。
由于工序阶段误差和工步阶段误差较小,工艺规划阶段误差的精确控制可以通过控制工艺阶段误差来实现。工艺阶段误差可以通过控制原理误差和参数误差来实现。
4.3.3 快速成形阶段
根据图2,结合式(1),快速成形过程误差构成表达式如式(5)所示。
由于后处理阶段误差较小,一般为0.01mm;快速成形阶段误差的精确控制可以通过控制前处理阶段误差和加工误差来实现。前处理阶段误差可以通过重点控制模型切片误差和近似处理误差来实现。加工误差可以通过重点控制薄层成形误差来实现。
4.3.4 评估验收阶段
根据图2,结合公式(1),评估验收误差构成表达式如式6所示。
由于评估阶段误差和试制阶段误差较小,评估验收阶段误差的精确控制可以通过控制改型阶段误差来实现。
5 实例
某叶轮叶片模具活块,如图5所示。采用激光扫描仪进行数据采集、通过熔融沉积成形工艺进行决速成形制造。对其进行基于逆向工程的快速开发全过程精度要求为0.12mm。根据基于逆向工程的产品快速开发总误差构成表达式,平均分配其误差,产品模型误差、工艺规划误差、快速成形误差、评估验收误差均应控制在0.06mm以内。
图5 某叶轮叶片模具活块
由于采用熔融沉积成形工艺,快速成形误差一般控制在0.1mm,误差偏大;工艺规划误差一般控制在0.02mm左右,评估验收误差一般控制在0.01rnm左右。根据基于逆向工程的产品快速开发总误差构成表达式,产品模型误差应该控制在0.062 mm以内就可达到产品快速开发过程的整体精度。
通过产品模型误差的补偿,可以调整该模具活块快速开发过程的整体精度。结合平均分配基于逆向工程的产品快速开发总误差时,产品模型误差的控制范围,只要产品模型误差控制在0.06mm以内,基于逆向工程的叶片模具活块快速开发整体精度就可以满足要求。
6 结论
精度分析与控制是产品快速开发过程中的关键问题。分析了基于逆向工程的产品快速开发全过程中的各个阶段的精度影响因素,结合相关误差构成表达式,提出了精度补偿与控制方法,为控制逆向产品快速开发全过程的精度提供依据。